JP2008112866A

JP2008112866A - 発光装置

Info

Publication number: JP2008112866A
Application number: JP2006294901A
Authority: JP
Inventors: Mikio Masui; 幹生桝井; Kazunari Kuzuhara; 一功葛原; Keiichi Yamazaki; 圭一山崎
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2006-10-30
Filing date: 2006-10-30
Publication date: 2008-05-15

Abstract

【課題】長期信頼性の向上を図れる発光装置を提供する。
【解決手段】発光装置１は、ＬＥＤチップ１０が実装される実装基板２０と色変換部材７０とでＬＥＤチップ１０用のパッケージを構成している。実装基板２０は、ＬＥＤチップ１０が一表面側に搭載されるサブマウント部材３０と、サブマウント部材３０が一面側に固着される伝熱板２１と、伝熱板２１の上記一面側に固着されサブマウント部材３０を露出させる窓孔２４を有する配線基板２２とで構成されている。サブマウント部材３０は、ＡｌＮにより形成されており、ＬＥＤチップ１０の搭載部位である電極パターン３１の周囲にＡｌ膜からなる反射膜３２が形成されており、反射膜３２の表面（所定部位）に当該反射膜３２から封止部５０中への金属（Ａｌ）の溶出を阻止するコーティング層１１０が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＬＥＤチップ（発光ダイオードチップ）を利用した発光装置に関するものである。

近年、ＬＥＤチップと、ＬＥＤチップ用のパッケージとを備えた発光装置において、ペッケージからの放熱性を高めて光出力の高出力化を可能とした発光装置が各所で研究開発されている（例えば、特許文献１参照）。

ここにおいて、上記特許文献１には、図８に示すように、ＬＥＤチップ１０’と、ＬＥＤチップ１０’が実装された実装基板２０’と、実装基板２０’におけるＬＥＤチップ１０’の実装面側でＬＥＤチップ１０’を囲んだ枠体４０’と、枠体４０’の内側でＬＥＤチップ１０’および当該ＬＥＤチップ１０’に電気的に接続された２本のボンディングワイヤ１４’，１４’を封止した透明な封止樹脂（エポキシ樹脂またはシリコーン樹脂）からなる封止部５０’とを備えた発光装置１’が提案されている（特許文献１参照）。

図８に示した発光装置１’は、実装基板２０’が、セラミックス（例えば、ＡｌＮ）により形成されＬＥＤチップ１０’が一表面側に搭載されるサブマウント部材３０’と、Ｃｕ，Ａｌなどの熱伝導性の高い金属により形成されサブマウント部材３０’が一面側の中央部に固着される伝熱板２１’と、伝熱板２１’の上記一面側に固着されるガラスエポキシ基板により形成され中央部にＬＥＤチップ１０’を露出させるための窓孔２４’を有する配線基板２２’とで構成されており、実装基板２０’と枠体４０’とでＬＥＤチップ用のパッケージを構成している。ここで、配線基板２２’は、伝熱板２１’側とは反対側の表面に、ＬＥＤチップ１０’への給電用の一対の配線パターン２３’，２３’が設けられており、図８におけるＬＥＤチップ１０’の上面に設けられたカソード電極（図示せず）がボンディングワイヤ１４’を介して一方の配線パターン２３’と直接接続され、ＬＥＤチップ１０’の下面に設けられたアノード電極（図示せず）がサブマウント部材３０’の一表面に形成されている電極パターン（図示せず）およびボンディングワイヤ１４’を介して他方の配線パターン２３’と接続されている。

ところで、上記特許文献１には、ＬＥＤチップ１０’として青色光を放射するものを用い、封止部５０’にＹＡＧ蛍光体を含有させておくことにより、白色発光が可能となることが記載されている。また、枠体４０’の内周面に金属膜からなる反射膜を設けることが記載されている。なお、この種の反射膜を構成する金属膜の材料としては、青色光の反射率の高い金属であるＡｇやＮｉを採用することが提案されている（例えば、特許文献２参照）。ここで、上記特許文献２には、枠体をＡｌ，Ｃｕなどの金属により形成して反射部材として用いることも記載されている。

また、図８に示した発光装置１’のように、セラミックスからなるサブマウント部材３０’の上記一表面側の上記電極パターンにＬＥＤチップ１０’を接合している場合、サブマウント部材３０’の上記一表面における上記電極パターンの周囲にＡｌ，Ａｇ，Ｎｉなどの金属からなる反射膜を設けることで、ＬＥＤチップ１０’の側面から放射された光がサブマウント部材３０’に吸収されるのを防止して、光出力のより一層の高出力化を図ることも考えられる。
特開２００６−５２９０号公報（段落〔００２０〕，〔００１１〕−〔００１５〕、および、図５，図１）特開２００５−２９４２９２号公報（段落〔００３３〕、および、図１）

ところで、上述のようにＬＥＤチップ１０’を封止した封止樹脂からなる封止部５０’を備えた発光装置１’では、長期使用した場合に、封止部５０’の透過率が徐々に低下することにより光束が低下することが懸念されているが、封止部５０’の透過率の減少は、光、熱、湿気などによる封止樹脂の分解により引き起こされ、特に、高温・高湿の条件下では通電時に封止樹脂の分解反応が起こりやすくなるので、長期信頼性に問題があった。

本願発明者らは、青色光を放射するＬＥＤチップと、ＡｌＮからなるサブマウント部材を有する実装基板と、芳香族系官能基を有するシリコーン樹脂からなるゲル状の封止部とを備え、サブマウント部材の一表面にＡｌ膜からなる反射膜を形成してなる発光装置について、温度：８５℃、相対湿度：８５％ＲＨ、断続通電の試験条件で信頼性加速試験を行い、光学顕微鏡、ＳＥＭ、ＸＰＳ、ＳＩＭＳ、ＡＥＳ、ＸＭＡなどを用いた分析結果に基づいて光束低下の原因を検討したところ、ＬＥＤチップの光取り出し面上にＡｌが堆積し、当該光取り出し面近傍の封止部が黒色化しているという知見を得た。

ここにおいて、本願発明者らは、配線材料、電極材料、基板材料、反射膜材料などに多用されているＡｌやＡｇが、パッケージにおいて封止部に接する部位の材料として用いられている場合に、封止部の黒色化が起こるメカニズムとして、（１）「ＬＥＤチップへの通電時に、パッケージにおいて封止部に接している部位の金属が金属イオンとして封止部中へ溶出し、封止部中を移動してＬＥＤチップの光取り出し面側へ拡散する」、（２）「特に光エネルギ強度の強いＬＥＤチップの光取り出し面側において金属イオンにより封止樹脂の分解が促進され着色に至る」、（３）「封止部において着色された部分がＬＥＤチップからの光を吸収して局所的に発熱する」、（４）「当該発熱した部分で封止樹脂の分解が促進され着色部分が広がる」、（５）「（３）→（４）→（３）→（４）→・・・が連鎖的に起こることにより封止部が黒色化する」、というメカニズムを考えた。

本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、長期信頼性の向上を図れる発光装置を提供することにある。

請求項１の発明は、ＬＥＤチップと、ＬＥＤチップ用のパッケージと、当該パッケージに実装されたＬＥＤチップを封止した封止樹脂からなる封止部とを備え、パッケージの所定部位に当該パッケージから封止部中への金属の溶出を阻止するコーティング層が設けられてなることを特徴とする。

この発明によれば、パッケージの所定部位に当該パッケージから封止部中への金属の溶出を阻止するコーティング層が設けられているので、ＬＥＤチップへの通電時にパッケージに含まれている金属が封止部へ溶出するのを阻止することができるから、封止部中をイオン化した金属が拡散移動する現象が起こるのを防止することができ、封止部の黒色化を防止することが可能となり、長期信頼性の向上を図れる。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記コーティング層は、前記金属を構成元素として含む酸化膜からなることを特徴とする。

この発明によれば、前記パッケージの前記所定部位に対して酸化処理を行うことにより前記コーティング層を形成することが可能となる。

請求項３の発明は、請求項２の発明において、前記パッケージは、前記ＬＥＤチップが一表面側に搭載されるサブマウント部材と、熱伝導性材料により形成されサブマウント部材が一面側に固着される伝熱板と、伝熱板の前記一面側に固着されサブマウント部材を露出させる窓孔を有する配線基板とからなる実装基板を備え、前記所定部位は、前記金属を構成元素としてサブマウント部材における前記ＬＥＤチップの搭載部位の周囲に形成された反射膜の表面であることを特徴とする。

この発明によれば、前記ＬＥＤチップが搭載されるサブマウント部材に反射膜を設けることで光取り出し効率を高めながらも、反射膜から前記封止部へ前記金属が溶出するのを阻止することができる。

請求項４の発明は、請求項２の発明において、前記パッケージは、前記金属を構成元素として含む材料により形成され前記ＬＥＤチップが一表面側に搭載されるサブマウント部材と、熱伝導性材料により形成されサブマウント部材が一面側に固着される伝熱板と、伝熱板の前記一面側に固着されサブマウント部材を露出させる窓孔を有する配線基板とからなる実装基板を備え、前記所定部位は、サブマウント部材の表面であることを特徴とする。

この発明によれば、サブマウント部材の材料としてＡｌＮなどの熱伝導性の高い材料を採用することにより前記ＬＥＤチップで発生した熱をサブマウント部材と伝熱板とを通る経路で放熱させることができ、また、サブマウント部材から前記封止部へ前記金属が溶出するのを阻止することができる。

請求項５の発明は、請求項１の発明において、前記コーティング層は、ＳｉＯ_２膜もしくはＳｉ_３Ｎ_４膜からなることを特徴とする。

この発明によれば、前記コーティング層を一般的な半導体製造プロセスにより形成することが可能となる。

請求項６の発明は、請求項１の発明において、前記コーティング層は、イオン捕捉剤を含有した樹脂からなることを特徴とする。

この発明によれば、前記コーティング層の形成位置の自由度が高くなる。

請求項１の発明では、長期信頼性の向上を図れるという効果がある。

（実施形態１）
以下、本実施形態の発光装置１について図１〜図４を参照しながら説明する。

本実施形態の発光装置１は、可視光（本実施形態では、青色光）を放射するＬＥＤチップ１０と、ＬＥＤチップ１０が実装された実装基板２０と、ＬＥＤチップ１０から放射された光の配光を制御する光学部材であって実装基板２０との間にＬＥＤチップ１０を収納する形で実装基板２０の一表面側（図１における上面側）に固着された透光性材料からなるドーム状の光学部材６０と、光学部材６０と実装基板２０とで囲まれた空間に充実されＬＥＤチップ１０および当該ＬＥＤチップ１０に電気的に接続された複数本（本実施形態では、２本）のボンディングワイヤ１４を封止した透明な封止樹脂からなるゲル状の封止部５０と、ＬＥＤチップ１０から放射され封止部５０および光学部材６０を透過した光によって励起されてＬＥＤチップ１０の発光色とは異なる色の光を放射する蛍光体および透光性材料により形成されたものであって実装基板２０の上記一表面側において実装基板２０との間に光学部材６０を囲む形で配設されるドーム状の色変換部材７０とを備えている。ここにおいて、色変換部材７０は、実装基板２０の上記一表面側において光学部材６０の光出射面６０ｂとの間に空気層８０が形成されるように配設されている。なお、本実施形態では、実装基板２０と色変換部材７０とでＬＥＤチップ１０用のパッケージを構成し、封止部５０が、パッケージに実装されたＬＥＤチップ１０を封止している。

本実施形態の発光装置１は、例えば照明器具の光源として用いるものであり、例えば、シリカやアルミナなどのフィラーからなる充填材を含有し加熱時に低粘度化する樹脂シート（例えば、溶融シリカを高充填したエポキシ樹脂シートのような有機グリーンシート）により形成される絶縁層９０を介して金属（例えば、Ａｌ、Ｃｕなどの熱伝導率の高い金属）製の器具本体１００に接合することによって、発光装置１と器具本体１００との間にサーコン（登録商標）のようなゴムシート状の放熱シートなどを挟む場合に比べて、ＬＥＤチップ１０から器具本体１００までの熱抵抗を小さくすることができて放熱性が向上し、ＬＥＤチップ１０のジャンクション温度の温度上昇を抑制できるから、入力電力を大きくでき、光出力の高出力化を図れる。ここで、照明器具の光源として用いる場合には、所望の光出力が得られるように、器具本体１００に複数個の発光装置１を実装して複数個の発光装置１を直列接続したり並列接続したりすればよい。

ＬＥＤチップ１０は、青色光を放射するＧａＮ系青色ＬＥＤチップであって、厚み方向の一表面側（図１における下面側）にアノード電極（図示せず）が形成されるとともに、厚み方向の他表面側（図１における上面側）にカソード電極（図示せず）が形成されており、上記他表面側を光取り出し面側としているが、側面からも青色光が放射される。ここにおいて、アノード電極およびカソード電極は、下層側のＮｉ膜と上層側のＡｕ膜との積層膜により構成されている。

実装基板２０は、ＬＥＤチップ１０が一表面側に搭載されるサブマウント部材３０と、熱伝導性材料により形成されサブマウント部材３０が一面側の中央部に固着される矩形板状の伝熱板２１と、伝熱板２１の一面側（図１における上面側）に例えばポリオレフィン系の固着シート２９（図２参照）を介して固着される矩形板状のフレキシブルプリント配線板により形成され中央部にサブマウント部材３０を露出させる矩形状の窓孔２４を有する配線基板２２とで構成されている。したがって、ＬＥＤチップ１０で発生した熱が配線基板２２を介さずにサブマウント部材３０および伝熱板２１に伝熱されるようになっている。

上述の伝熱板２１は、Ｃｕからなる金属板を基礎とし、当該金属板の一表面側（図１における下面側）にＡｕ膜からなるコーティング膜２１ａが形成されるとともに、他表面側（図１における上面側）にＡｕ膜からなるコーティング膜２１ｂが形成されている。

一方、配線基板２２は、ポリイミドフィルムからなる絶縁性基材２２ａの一表面側に、ＬＥＤチップ１０への給電用の一対の配線パターン２３，２３が設けられるとともに、各配線パターン２３，２３および絶縁性基材２２ａにおいて配線パターン２３，２３が形成されていない部位を覆う白色系の樹脂からなるレジスト層２６が積層されている。したがって、ＬＥＤチップ１０の側面から放射されレジスト層２６の表面に入射した光がレジスト層２６の表面で反射されるので、ＬＥＤチップ１０から放射された光が配線基板２２に吸収されるのを防止することができ、外部への光取り出し効率の向上による光出力の向上を図れる。ここにおいて、ＬＥＤチップ１０は、上記カソード電極がボンディングワイヤ１４を介して一方の配線パターン２３と電気的に接続され、上記アノード電極がサブマウント部材３０の電極パターン３１およびボンディングワイヤ１４を介して他方の配線パターン２３と電気的に接続されている。なお、各配線パターン２３，２３は、絶縁性基材２２ａの外周形状の半分よりもやや小さな外周形状に形成されている。また、絶縁性基材２２ａの材料としては、ＦＲ４、ＦＲ５、紙フェノールなどを採用してもよい。

レジスト層２６は、配線基板２２の窓孔２４の近傍において各配線パターン２３，２３の２箇所が露出し、配線基板２２の周部において各配線パターン２３，２３の１箇所が露出するようにパターニングされており、各配線パターン２３，２３は、配線基板２２の窓孔２４近傍において露出した部位が、ボンディングワイヤ１４が接続される端子部２３ａを構成し、配線基板２２の周部において露出した円形状の部位が外部接続用の電極部２３ｂを構成している。なお、配線基板２２の配線パターン２３，２３は、Ｃｕ膜とＮｉ膜とＡｕ膜との積層膜により構成され、最上層がＡｕ膜となっている。また、２つの電極部２３ｂのうちＬＥＤチップ１０の上記アノード電極が電気的に接続される電極部２３ｂには「＋」の表示が形成され、ＬＥＤチップ１０の上記カソード電極が電気的に接続される電極部２３ｂには「−」の表示が形成されているので、発光装置１における両電極部２３ｂ，２３ｂの極性を視認することができ、誤接続を防止することができる。

また、サブマウント部材３０は、熱伝導率が比較的高く且つ電気絶縁性を有するＡｌＮにより形成されており、平面サイズをＬＥＤチップ１０のチップサイズよりも大きく設定してあり、伝熱板２１とＬＥＤチップ１０との線膨張率差に起因してＬＥＤチップ１０に働く応力を緩和する応力緩和機能と、ＬＥＤチップ１０で発生した熱を伝熱板２１においてＬＥＤチップ１０のチップサイズよりも広い範囲に伝熱させる熱伝導機能とを有している。したがって、本実施形態の発光装置１では、ＬＥＤチップ１０と伝熱板２１との線膨張率差に起因してＬＥＤチップ１０に働く応力を緩和することができるとともに、ＬＥＤチップ１０で発生した熱をサブマウント部材３０および伝熱板２１を介して効率良く放熱させることができる。

本実施形態では、サブマウント部材３０の材料として熱伝導率が比較的高く且つ絶縁性を有するＡｌＮを採用しているが、サブマウント部材３０の材料はＡｌＮに限らず、例えば、複合ＳｉＣ、Ｓｉなどを採用してもよい。また、サブマウント部材３０の一表面側には、ＬＥＤチップ１０におけるサブマウント部材３０側の電極である上記アノード電極と接合される上述の電極パターン３１が形成され、当該電極パターン３１の周囲にＬＥＤチップ１０の側面から放射された光を反射する反射膜３２が形成されている。したがって、ＬＥＤチップ１０の側面から放射された光がサブマウント部材３０に吸収されるのを防止することができ、外部への光取出し効率をさらに高めることが可能となる。ここにおいて、電極パターン３１は、Ａｕを主成分とするＡｕとＳｎとの合金（例えば、８０Ａｕ−２０Ｓｎ、７０Ａｕ−３０Ｓｎなど）により形成されており、反射膜３２は、Ａｌにより形成されている。

また、本実施形態の発光装置１では、サブマウント部材３０の厚み寸法を、当該サブマウント部材３０の表面が配線基板２２のレジスト層２６の表面よりも伝熱板２１から離れるように設定してあり、ＬＥＤチップ１０から側方に放射された光が配線基板２２の窓孔２４の内周面を通して配線基板２２に吸収されるのを防止することができる。

上述の封止部５０の材料である封止樹脂としては、芳香族系官能基を有するシリコーン樹脂を用いているが、シリコーン樹脂に限らず、例えばエポキシ樹脂などを用いてもよい。

光学部材６０は、透光性材料（例えば、シリコーンなど）の成形品であってドーム状に形成されている。ここで、本実施形態では、光学部材６０をシリコーンの成形品により構成しているので、光学部材６０と封止部５０との屈折率差および線膨張率差を小さくすることができる。なお、封止部５０の材料がエポキシ樹脂の場合には、光学部材３０もエポキシ樹脂により形成することが好ましい。

ところで、光学部材６０は、光出射面６０ｂが、光入射面６０ａから入射した光を光出射面６０ｂと上述の空気層８０との境界で全反射させない凸曲面状に形成されており、ＬＥＤチップ１０と光軸が一致するように配置されている。したがって、ＬＥＤチップ１０から放射され光学部材６０の光入射面６０ａに入射された光が光出射面６０ｂと空気層８０との境界で全反射されることなく色変換部材７０まで到達しやすくなり、全光束を高めることができる。なお、ＬＥＤチップ１０の側面から放射された光は封止部５０および光学部材６０および空気層８０を伝搬して色変換部材７０まで到達し色変換部材７０の蛍光体を励起したり蛍光体には衝突せずに色変換部材７０を透過したりする。また、光学部材６０は、位置によらず法線方向に沿って肉厚が一様となるように形成されている。

色変換部材７０は、シリコーンのような透光性材料とＬＥＤチップ１０から放射された青色光によって励起されてブロードな黄色系の光を放射する粒子状の黄色蛍光体とを混合した混合物の成形品により構成されている（つまり、色変換部材７０は、蛍光体および透光性材料により形成されている）。したがって、本実施形態の発光装置１は、ＬＥＤチップ１０から放射された青色光と黄色蛍光体から放射された光とが色変換部材７０の外面７０ｂを通して放射されることとなり、白色光を得ることができる。なお、色変換部材７０の材料として用いる透光性材料は、シリコーンに限らず、例えば、アクリル樹脂、ガラス、有機成分と無機成分とがｎｍレベルもしくは分子レベルで混合、結合した有機・無機ハイブリッド材料などを採用してもよい。また、色変換部材７０の材料として用いる透光性材料に混合する蛍光体も黄色蛍光体に限らず、例えば、赤色蛍光体と緑色蛍光体とを混合しても白色光を得ることができる。

ここで、色変換部材７０は、内面７０ａが光学部材６０の光出射面６０ｂに沿った形状に形成されている。したがって、光学部材６０の光出射面６０ｂの位置によらず法線方向における光出射面６０ｂと色変換部材７０の内面７０ａとの間の距離が略一定値となっている。なお、色変換部材７０は、位置によらず法線方向に沿った肉厚が一様となるように成形されている。また、色変換部材７０は、実装基板２０側の端縁（開口部の周縁）を実装基板２０に対して、例えば接着剤（例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂など）を用いて固着すればよい。

上述の発光装置１の製造方法にあたっては、例えば、ＬＥＤチップ１０と各配線パターン２３，２３とをそれぞれボンディングワイヤ１４，１４を介して電気的に接続した後、封止樹脂注入用のディスペンサのノズルの先端部を配線基板２２の窓孔２４に連続して形成されている樹脂注入孔２８（図３参照）に合わせてサブマウント部材３０と配線基板２２との隙間に封止部５０の一部となる液状の封止樹脂（例えば、シリコーン樹脂）を注入してから硬化させ、その後、ドーム状の光学部材６０の内側に上述の封止部５０の残りの部分となる液状の封止樹脂（例えば、シリコーン樹脂）を注入してから、光学部材６０を実装基板２０における所定位置に配置して封止樹脂を硬化させることにより封止部５０を形成するのと同時に光学部材６０を実装基板２０に固着し、その後、色変換部材７０を実装基板２０に固着するような製造方法が考えられるが、このような製造方法でも、製造過程において封止部５０に気泡（ボイド）が発生する恐れがあるので、光学部材６０に液状の封止樹脂を多めに注入する必要がある。

しかしながら、このような製造方法を採用した場合、光学部材６０を実装基板２０における上記所定位置に配置する際に液状の封止樹脂の一部が光学部材６０と実装基板２０とで囲まれる空間から溢れ出てレジスト層７６の表面上に広がってしまい、当該溢れ出た封止樹脂からなる不要部での光吸収や当該不要部の凹凸に起因した光の乱反射などにより、発光装置１全体としての光取り出し効率が低下してしまうことが考えられる。

そこで、本実施形態の発光装置１では、実装基板２０の上記一表面において光学部材６０のリング状の端縁に重なる部位と色変換部材７０のリング状の端縁に重なる部位との間に、光学部材６０と実装基板２０とで囲まれる空間から溢れ出た封止樹脂を溜める複数の樹脂溜め用穴２７を光学部材６０の外周方向に離間して形成してある。ここで、樹脂溜め用穴２７は、配線基板２２に形成した貫通孔２７ａと伝熱板２１において貫通孔２７ａに対応する部位に形成された凹部２７ｂとで構成されており、配線基板２２の厚みを薄くしても樹脂溜め用穴２７の深さ寸法を大きくできて、樹脂溜め用穴２７に溜めることが可能な封止樹脂の量を多くすることができ、しかも、樹脂溜め用穴２７内で硬化した封止樹脂がＬＥＤチップ１０から色変換部材７０への熱伝達を阻止する断熱部として機能することとなり、ＬＥＤチップ１０の発熱に伴う色変換部材７０の温度上昇を抑制できるから、ＬＥＤチップ１０の発熱に起因した蛍光体の発光効率の低下を抑制することができる。

また、本実施形態の発光装置１は、実装基板２０の上記一表面側において光学部材６０のリング状の端縁に重なる部位と色変換部材７０のリング状の端縁と重なる部位との間に配置されて各樹脂溜め用穴２７を覆うリング状の光吸収防止用基板４０を備えており、各樹脂溜め用穴２７内に溜まって硬化した封止樹脂からなる樹脂部による光吸収を、光吸収防止用基板４０によって防止することができる。ここにおいて、光吸収防止用基板４０は、実装基板２０側とは反対の表面側にＬＥＤチップ１０や色変換部材７０などからの光を反射する白色系のレジスト層が設けられているので、上記光の吸収を防止することができる。なお、光吸収防止用基板４０は、光学部材６０を実装基板２０における所定位置に配置する際に溢れ出た封止樹脂が各樹脂溜め用穴２７内に充填された後で、実装基板２０の上記一表面側に載置すればよく、その後で封止樹脂を硬化させる際に封止樹脂により実装基板２０に固着されることとなる。ここで、リング状の光吸収防止用基板４０には、各樹脂溜め用穴２７の微小領域を露出させる複数の切欠部４２が形成されており、樹脂溜め用穴２７内の封止樹脂を硬化させる際にボイドが発生するのを防止することができる。

以上説明した本実施形態の発光装置１では、上述のようにＬＥＤチップ１０で発生した熱をサブマウント部材３０および伝熱板２１を介して放熱させることができるので、図８に示した従来例と同様に放熱性を高めることができ、ＬＥＤチップ１０のジャンクション温度の温度上昇を抑制できるから、入力電力を大きくでき、光出力の高出力化を図れる。

ところで、本実施形態の発光装置１では、上述のように、実装基板２０と色変換部材７０とでＬＥＤチップ１０用のパッケージを構成しているが、当該パッケージの一部を構成するサブマウント部材３０の反射膜３２の表面に当該反射膜３２から封止部５０中への金属（本実施形態では、Ａｌ）の溶出を阻止するコーティング層１１０が設けられている。なお、本実施形態では、反射膜３２をＡｌにより形成してあるが、サブマウント部材３０の電極パターン３１を８０Ａｕ−２０Ｓｎにより形成し、伝熱板２１のコーティング膜２１ｂをＡｕにより形成し、配線基板２２の配線パターン２３の最上層をＡｕにより形成してあり、Ａｌにより形成されている反射膜３２の表面がパッケージの所定部位を構成している。

ここにおいて、コーティング層１１０は、Ａｌ膜からなる反射膜３２の表面側の部分を酸化処理によって形成されたＡｌ_２Ｏ_３膜により構成されている。要するに、コーティング層１１０は、上記金属であるＡｌを構成元素として含む酸化膜であるＡｌ_２Ｏ_３膜により構成されている。

しかして、本実施形態の発光装置１では、パッケージの一部を構成するサブマウント部材３０の反射膜３２の表面に当該反射膜３２から封止部５０中へのＡｌの溶出を阻止するコーティング層１１０が設けられているので、ＬＥＤチップ１０への通電時に反射膜３２の構成元素であるＡｌが封止部５０へ溶出するのを阻止することができるから、封止部５０中をイオン化したＡｌがイオンマイグレーションして光エネルギ強度の強いＬＥＤチップ１０の光取り出し面側での封止樹脂の分解を促進するのを防止することができて、封止部５０の黒色化を防止することが可能となり、長期信頼性の向上を図れる。要するに、図５に示すようにコーティング層１１０が設けられていない比較例の発光装置１に比べて、封止部５０の黒色化が起こりにくくなり、長期信頼性の向上を図れる。なお、本実施形態では、パッケージから封止部５０へ溶出する金属としてＡｌについて例示したが、Ａｌの他に、封止部５０の黒色化の原因となる金属としては、Ｌｉ，Ｋ，Ｃａ，Ｎａ，Ｍｇ，Ａｌ，Ｍｎ，Ｚｎ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｃｄ，Ｃｏ，Ｎｉなどのイオン化傾向が比較的大きな金属や、Ａｇ，Ｐｂ，Ｃｕなどのイオンマイグレーションの起こりやすい金属などが考えられるので、これらの金属により形成された部分が最表面側にある場合には、コーティング層１１０を設けることが好ましい。

（実施形態２）
本実施形態の発光装置１の基本構成は実施形態１と略同じであって、図６に示すように、サブマウント部材３０の反射膜３２がＡｕにより形成されている点と、サブマウント部材３０の表面全体を覆うようにコーティング層１１０が形成されている点と、反射膜３２がＡｕにより形成され、反射膜３２の表面にはコーティング層１１０が形成されていない点が相違する。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。

サブマウント部材３０の表面全体を覆うコーティング層１１０は、ＡｌＮからなるサブマウント部材３０の表面を酸化処理することによって形成されたものであり、ＡｌＮの酸化物により構成されている。つまり、コーティング層１１０は、Ａｌを構成元素として含む酸化物により構成されている。

ところで、サブマウント部材３０の材料であるＡｌＮは実施形態１にて説明した反射膜３２の材料であるＡｌに比べて化学的に安定なので、Ａｌにより形成された反射膜３２に比べてＡｌＮにより形成されたサブマウント部材３０の方が、封止部５０中へのＡｌの溶出は起こりにくいと考えられるが、長期信頼性をより向上させるためには、本実施形態のようにＡｌＮからなるサブマウント部材３０の表面にコーティング層１１０を形成することが好ましい。

しかして、本実施形態の発光装置１では、パッケージの一部を構成するサブマウント部材３０の表面に当該サブマウント部材３０から封止部５０中へのＡｌの溶出を阻止するコーティング層１１０が設けられているので、ＬＥＤチップ１０への通電時にサブマウント部材３０の構成元素であるＡｌが封止部５０へ溶出するのを阻止することができるから、封止部５０中をイオン化したＡｌがイオンマイグレーションして光エネルギ強度の強いＬＥＤチップ１０の光取り出し面側での封止樹脂の分解を促進するのを防止することができて、封止部５０の黒色化を防止することが可能となり、長期信頼性の向上を図れる。

（実施形態３）
本実施形態の発光装置１の基本構成は実施形態１と略同じであって、図７に示すように、コーティング層１１０が、実装基板２０の一表面側においてサブマウント部材３０を覆うように形成されている点が相違する。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態では、コーティング層１１０をＳｉＯ_２膜により構成してあるが、Ｓｉ_３Ｎ_４膜により構成してもよい。ここにおいて、コーティング層１１０をＳｉＯ_２膜により構成する場合には、例えば、無機ＳＯＧ材料の一種であるＨＳＱ（Hydrogensilsesquioxane）を塗布してから熱処理することにより形成することができる。また、コーティング層１１０をＳｉＯ_２膜やＳｉ_３Ｎ_４膜により構成する場合には、ＣＶＤ法などの一般的な半導体製造プロセスによりコーティング層１１０を形成することが可能になる。

また、コーティング層１１０は、ＳｉＯ_２やＳｉ_３Ｎ_４などの無機系材料に限らず、イオン捕捉剤を含有した樹脂のような有機系材料により形成してもよく、当該有機系材料を採用すれば、コーティング層１１０の形成位置の自由度が高くなる。

なお、上述の各実施形態では、ＬＥＤチップ１０として一表面側にアノード電極が形成されるとともに他表面側にカソード電極が形成されたものを採用しているが、ＬＥＤチップ１０の構造や実装形態は特に限定するものではなく、アノード電極が形成された一表面側を光取り出し面側とすることが可能なＬＥＤチップを採用してもよいし、同一面側にアノード電極およびカソード電極が形成されたものを採用してもよい。また、ＬＥＤチップ１０の発光色は青色に限らず、例えば、赤色、緑色などでもよい。すなわち、ＬＥＤチップ１０の発光部の材料はＧａＮ系化合物半導体材料に限らず、ＬＥＤチップ１０の発光色に応じて、例えば、ＧａＡｓ系化合物半導体材料やＧａＰ系化合物半導体材料などを採用してもよい。また、ＬＥＤチップ１０と実装基板２０との線膨張率の差が比較的小さい場合にはサブマウント部材３０は必ずしも設ける必要はない。

また、上述の各実施形態の発光装置１では、ＬＥＤチップ１０としてチップサイズが１ｍｍ□のものを用いサブマウント部材３０上に１個のＬＥＤチップ１０を配置しているが、ＬＥＤチップ１０のチップサイズや数は特に限定するものではなく、例えば、ＬＥＤチップ１０としてチップサイズが０．３ｍｍ□のものを採用するようにして、１個のサブマウント部材３０上に複数個のＬＥＤチップ１０を配置し、これら複数個のＬＥＤチップ１０を電極パターン３１およびボンディングワイヤを介して直列接続するようにしてもよい

実施形態１を示す発光装置の概略断面図である。同上の発光装置を用いた照明器具の要部概略分解斜視図である。同上の発光装置の概略分解斜視図である。同上の発光装置におけるサブマウント部材の概略斜視図である。同上の比較例を示す発光装置の概略断面図である。実施形態２を示す発光装置の概略断面図である。実施形態３を示す発光装置の概略断面図である。従来例を示す概略断面図である。

符号の説明

１発光装置
１０ＬＥＤチップ
１４ボンディングワイヤ
２０実装基板
２１伝熱板
２２配線基板
２３配線パターン
２４窓孔
３０サブマウント部材
３１電極パターン
３２反射膜
５０封止部
６０光学部材
７０色変換部材
１１０コーティング層

Claims

ＬＥＤチップと、ＬＥＤチップ用のパッケージと、当該パッケージに実装されたＬＥＤチップを封止した封止樹脂からなる封止部とを備え、パッケージの所定部位に当該パッケージから封止部中への金属の溶出を阻止するコーティング層が設けられてなることを特徴とする発光装置。
前記コーティング層は、前記金属を構成元素として含む酸化膜からなることを特徴とする請求項１記載の発光装置。
前記パッケージは、前記ＬＥＤチップが一表面側に搭載されるサブマウント部材と、熱伝導性材料により形成されサブマウント部材が一面側に固着される伝熱板と、伝熱板の前記一面側に固着されサブマウント部材を露出させる窓孔を有する配線基板とからなる実装基板を備え、前記所定部位は、前記金属を構成元素としてサブマウント部材における前記ＬＥＤチップの搭載部位の周囲に形成された反射膜の表面であることを特徴とする請求項２記載の発光装置。
前記パッケージは、前記金属を構成元素として含む材料により形成され前記ＬＥＤチップが一表面側に搭載されるサブマウント部材と、熱伝導性材料により形成されサブマウント部材が一面側に固着される伝熱板と、伝熱板の前記一面側に固着されサブマウント部材を露出させる窓孔を有する配線基板とからなる実装基板を備え、前記所定部位は、サブマウント部材の表面であることを特徴とする請求項２記載の発光装置。
前記コーティング層は、ＳｉＯ_２膜もしくはＳｉ_３Ｎ_４膜からなることを特徴とする請求項１記載の発光装置。
前記コーティング層は、イオン捕捉剤を含有した樹脂からなることを特徴とする請求項１記載の発光装置。